PL222948B1 - Method for making the "heat-spreader'a" graphene spacer in electronic power devices, in particular laser diodes - Google Patents

Method for making the "heat-spreader'a" graphene spacer in electronic power devices, in particular laser diodes

Info

Publication number
PL222948B1
PL222948B1 PL403549A PL40354913A PL222948B1 PL 222948 B1 PL222948 B1 PL 222948B1 PL 403549 A PL403549 A PL 403549A PL 40354913 A PL40354913 A PL 40354913A PL 222948 B1 PL222948 B1 PL 222948B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
heat
graphene
electronic power
spreader
layer
Prior art date
Application number
PL403549A
Other languages
Polish (pl)
Other versions
PL403549A1 (en
Inventor
Marian Teodorczyk
Elżbieta Dąbrowska-Tumańska
Anna Młożniak
Małgorzata Jakubowska
Andrzej Maląg
Original Assignee
Inst Tech Materiałów Elektronicznych
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Inst Tech Materiałów Elektronicznych filed Critical Inst Tech Materiałów Elektronicznych
Priority to PL403549A priority Critical patent/PL222948B1/en
Priority to EP14164719.8A priority patent/EP2792719B1/en
Publication of PL403549A1 publication Critical patent/PL403549A1/en
Publication of PL222948B1 publication Critical patent/PL222948B1/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W40/00Arrangements for thermal protection or thermal control
    • H10W40/20Arrangements for cooling
    • H10W40/25Arrangements for cooling characterised by their materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D1/00Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, based on inorganic substances
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/80Processes for incorporating ingredients
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/02Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/024Arrangements for thermal management
    • H01S5/02476Heat spreaders, i.e. improving heat flow between laser chip and heat dissipating elements

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

The object of the invention is a method of manufacturing a spacer - graphene heat-spreader, in electronic power devices, especially in laser diodes, characterised in that it comprises the steps of: a) deposition on the radiator of the said electronic power device, and especially, on the semiconductor laser cooler, a suspension consisting of graphene nanoplatelets in the amount of 3 wt.% to 20 wt.% in butylcarbitol acetate until a layer having a thickness of 20 µm to 200 µm, b) drying the obtained layer at room temperature in the air for a time of 10 to 20 minutes, c) drying the obtained layer in a tunnel dryer at a temperature of about 120°C for a time of 10 to 20 minutes.

Description

Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: 15.04.2013 (19) PL (11) 222948 (13) B1 (51) Int.Cl.Of the Republic of Poland (22) Date of notification: April 15, 2013 (19) PL (11) 222 948 (13) B1 (51) Int.Cl.

H01B 1/00 (2006.01) H01B 1/04 (2006.01) H01L 23/00 (2006.01) H01L 23/373 (2006.01) B82B 1/00 (2006.01) B82B 3/00 (2006.01)H01B 1/00 (2006.01) H01B 1/04 (2006.01) H01L 23/00 (2006.01) H01L 23/373 (2006.01) B82B 1/00 (2006.01) B82B 3/00 (2006.01)

Sposób wykonania przekładki - „heat-spreader-a” grafenowego w elektronicznych przyrządach mocy, zwłaszcza w diodach laserowychThe method of making a spacer - a graphene heat-spreader in electronic power devices, especially in laser diodes

(73) Uprawniony z patentu: INSTYTUT TECHNOLOGII MATERIAŁÓW ELEKTRONICZNYCH, Warszawa, PL (73) The right holder of the patent: INSTITUTE OF ELECTRONIC MATERIALS TECHNOLOGY, Warsaw, PL (43) Zgłoszenie ogłoszono: (43) Application was announced: (72) Twórca(y) wynalazku: (72) Inventor (s): 27.10.2014 BUP 22/14 27.10.2014 BUP 22/14 MARIAN TEODORCZYK, Warszawa, PL ELŻBIETA DĄBROWSKA-TUMAŃSKA, Warszawa, PL ANNA MŁOŻNIAK, Warszawa, PL MARIAN TEODORCZYK, Warsaw, PL ELŻBIETA DĄBROWSKA-TUMAŃSKA, Warsaw, PL ANNA MŁOŻNIAK, Warsaw, PL (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: (45) The grant of the patent was announced: MAŁGORZATA JAKUBOWSKA, Warszawa, PL MAŁGORZATA JAKUBOWSKA, Warsaw, PL 30.09.2016 WUP 09/16 30.09.2016 WUP 09/16 ANDRZEJ MALĄG, Warszawa, PL (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Jakub Sielewiesiuk ANDRZEJ MALĄG, Warsaw, PL (74) Representative: item. stalemate. Jakub Sielewiesiuk

PL 222 948 B1PL 222 948 B1

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest sposób wykonania przekładki - „heat-spreader-a” grafenowego w elektronicznych przyrządach mocy, zwłaszcza w diodach laserowych. Wynalazek dotyczy technologii wytwarzania elektronicznych przyrządów mocy, zwłaszcza diod laserowych średniej i dużej mocy optycznej.The subject of the invention is a method of making a graphene "heat-spreader" spacer in electronic power devices, especially in laser diodes. The invention relates to a technology for the production of electronic power devices, in particular medium and high optical power laser diodes.

W półprzewodnikowych przyrządach mocy, do których należą diody laserowe, lasery, diody mocy tranzystory, tyrystory, triaki, podczas ich pracy część energii przekształcana jest w ciepło. Ciepło to odprowadzane jest przez chłodnice - radiatory. Struktury - tzw. chipy - półprzewodnikowe mocowane są do chłodnic metodą lutowania przeważnie na metaliczne lutowia eutektyczne. Są to m.in. diody laserowe średnich i dużych mocy optycznych. Proces montażu chipów laserowych do chłodnic polega na lutowaniu chipu za pomocą lutowia indowego do przekładek odprowadzających ciepło i dodatkowo dopasowujących współczynnik rozszerzalności cieplnej do materiałów, z których wykonane są podłoża chip-u. Przekładki takie, z języka angielskiego, zwane są „heat spreader”. Przekładki te lutowane są do chłodnic.In semiconductor power devices, which include laser diodes, lasers, power diodes, transistors, thyristors, triacs, some of the energy is converted into heat during their operation. This heat is dissipated through coolers - heat sinks. Structures - the so-called chips - semiconductor are attached to the coolers by soldering, mostly with eutectic metallic solders. These are i.a. laser diodes of medium and high optical power. The process of mounting laser chips to coolers consists in soldering the chip with indium solder to the heat dissipating spacers and additionally adjusting the thermal expansion coefficient to the materials from which the chip substrates are made. Such spacers, from the English language, are called "heat spreader". These spacers are soldered to the coolers.

W technologii montażu struktur półprzewodnikowych wydzielających znaczną ilość ciepła stosuje się zatem opisane wyżej przekładki umożliwiające m.in. bardzo szybki odbiór ciepła, tzw. „heat spreader-y”. Stosuje się je także w montażu laserów półprzewodnikowych. Podczas pracy lasera półprzewodnikowego krytyczną wielkością odpowiadającą za jego parametry i czas życia jest zdolność odprowadzania ciepła z obszaru aktywnego. Nie mniej ważnym zjawiskiem wprowadzanym przez procesy lutowania są naprężenia w strukturze chipu laserowego gdyż każdy sposób montażu wprowadza naprężenia do heterostruktury diody laserowej. Ważne jest, jaka część tego naprężenia przejdzie do jej studni kwantowej. Wpływ naprężenia przejawia się m.in. w charakterystykach mocowoprądowych diody - zmniejszona jest wydajność i zwiększony prąd progowy takiej diody, czyli pogorszone parametry elektrooptyczne diody laserowej. Naprężenie widać również w położeniu charakterystyk spektralnych - następuje przesunięcie charakterystyki w stronę krótkofalową w przypadku montowania chipa laserowego bezpośrednio na chłodnicy miedzianej Cu. Częściowo problemy te zostały złagodzone poprzez zastosowanie przekładek („heat spreader-ów”) ze stopu CuC, mających dopasowany współczynnik rozszerzalności termicznej do arsenku galu - GaAs - podstawowego materiału heterostruktury laserów półprzewodnikowych emitujących w zakresie długości fali od 630 nm do 1 pm oraz posiadających wysoką przewodność termiczną.Therefore, in the assembly technology of semiconductor structures that emit a significant amount of heat, the above-mentioned spacers are used, which enable, among others, very fast heat removal, the so-called Heat spreaders. They are also used in the assembly of semiconductor lasers. During the operation of a semiconductor laser, the ability to remove heat from the active area is a critical factor responsible for its parameters and lifetime. No less important phenomenon introduced by the soldering processes are the stresses in the structure of the laser chip, as each assembly method introduces stresses into the heterostructure of the laser diode. It is important how much of this stress goes to her quantum well. The effect of stress is manifested, inter alia, in in the power-current characteristics of the diode - the efficiency is reduced and the threshold current of such a diode is increased, i.e. the electro-optical parameters of the laser diode are deteriorated. The stress is also visible in the location of the spectral characteristics - the characteristics are shifted towards the short-wave in the case of mounting the laser chip directly on the copper Cu cooler. These problems have been partially alleviated by the use of CuC alloy heat spreaders having a matching thermal expansion coefficient to gallium arsenide - GaAs - the basic material of the heterostructure of semiconductor lasers emitting wavelengths from 630 nm to 1 pm and having a high thermal conductivity.

Przekładki wykonywane z CuC są bardzo drogie, a próby ich odzysku z uszkodzonych podzespołów są nieskuteczne.CuC spacers are very expensive, and attempts to recover them from damaged components are ineffective.

Dlatego też celem obecnego wynalazku jest zaproponowanie alternatywnego sposobu wykonania warstwy odprowadzającej ciepło („heat spreader-a”) w elektronicznych przyrządach mocy, zwłaszcza w diodach laserowych, pozbawionego powyższych wad.Therefore, it is an object of the present invention to propose an alternative method of making a heat spreader in electronic power devices, especially laser diodes, free from the above drawbacks.

W tym celu podjęto próby zastosowania w procesie wytwarzania, warstwy odprowadzającej ciepło („heat spreader-a” grafenowego) z zawiesiny na bazie grafenu.For this purpose, attempts were made to use in the manufacturing process a graphene heat spreader layer from a graphene-based slurry.

Z polskiego zgłoszenia wynalazku nr P-396373 znana jest pasta zawierająca od 0.5% wag. do 15% wag., nanopłatków grafenowych wymieszanych z nośnikiem organicznym w postaci roztworu polimetakrylanu metylu (PMMA) w octanie karbitolu butylowego o stężeniu od 2% wag. do 10% wag. albo w postaci roztworu poliwęglanu (PC) w octanie karbitolu butylowego o stężeniu od 5% wag. do 12% wag. Wstępne próby prowadzono stosując taką właśnie pastę grafenową. Przeprowadzone pomiary wykazały jednak, że przewodnictwo cieplne nie było zadowalające.From the Polish application of the invention No. P-396373 a paste is known containing from 0.5 wt. up to 15 wt.% of graphene nanoflakes mixed with an organic carrier in the form of a solution of polymethyl methacrylate (PMMA) in butyl carbitol acetate at a concentration of 2 wt.%. up to 10 wt.% or as a solution of polycarbonate (PC) in butyl carbitol acetate at a concentration of 5 wt. % up to 12 wt.% Initial trials were carried out using just such a graphene paste. However, the performed measurements showed that the thermal conductivity was not satisfactory.

Nieoczekiwanie okazało się, że bardzo dobre efekty uzyskuje się eliminując ze składu takiej pasty polimer (tj. PMMA lub PC, odpowiednio), to jest zastępując pastę zawiesiną nanopłatków grafenowych w octanie karbitolu butylowego.Surprisingly, it has been found that very good results are obtained by eliminating the polymer (i.e. PMMA or PC, respectively) from the composition of such paste, i.e. replacing the paste with a suspension of graphene nanoflakes in butyl carbitol acetate.

Zgodnie z wynalazkiem, sposób wykonania przekładki - „heat-spreader-a” grafenowego w elektronicznych przyrządach mocy, zwłaszcza w diodach laserowych, charakteryzuje się tym, że obejmuje kroki:According to the invention, the method of making a spacer - a graphene heat-spreader in electronic power devices, especially in laser diodes, is characterized in that it comprises the steps of:

a) naniesienia na radiator wspomnianego elektronicznego przyrządu mocy, a zwłaszcza na chłodnicę lasera półprzewodnikowego, zawiesiny składającej się z nanopłatków grafenu w ilości od 3% wag. do 20% wag. w octanie karbinolu butylowego, do otrzymania warstwy o grubości od 20 pm do 200 pm,a) applying to the heat sink of said electronic power device, in particular to a semiconductor laser cooler, a suspension consisting of graphene nanoflakes in an amount of 3 wt.%. up to 20 wt.% in butyl carbinol acetate to obtain a layer with a thickness of 20 µm to 200 µm,

b) suszenia otrzymanej warstwy w temperaturze pokojowej w powietrzu przez czas od 10 do minut,b) drying the obtained layer at room temperature in the air for 10 to minutes,

PL 222 948 B1PL 222 948 B1

c) suszenia otrzymanej warstwy w suszarce tunelowej w temperaturze około 120°C przez czas od 10 do 20 minut.c) drying the obtained layer in a tunnel dryer at a temperature of about 120 ° C for 10 to 20 minutes.

Korzystnie, zawartość nanopłatków grafenowych we wspomnianej zawiesinie wynosi 5% wag.Preferably, the content of the graphene nanoflakes in said suspension is 5 wt.%.

Korzystnie, w kroku a) zawiesinę nanosi techniką wybraną spośród: malowania pędzlem, rozpylania spray coating-u, rotograwiury, sitodruku.Preferably, in step a), the suspension is applied by a technique selected from: brushing, spraying, spray coating, rotogravure, screen printing.

Korzystnie, otrzymaną warstwę pokrywa się dodatkowo warstwą indu (In) o grubości od 5 μm do 50 μm.Preferably, the obtained layer is additionally covered with an indium (In) layer with a thickness of 5 µm to 50 µm.

Okazuje się, że zastosowanie zawiesiny grafenowej pod lutowie indowe nie tylko nie pogarsza parametrów diody, ale w pracy impulsowej wręcz zmniejsza prąd progowy i zwiększa wydajność wzrasta nachylenie charakterystyki mocowo-prądowej. Zmiany obydwu tych parametrów elektrooptycznych są bardzo korzystne dla pracy diody laserowej. Świadczą one o dobrym odprowadzeniu ciepła z obszaru chipu i minimalnych naprężeniach wprowadzonych przez proces montażu.It turns out that the use of graphene suspension under indium solder not only does not deteriorate the parameters of the diode, but in pulse operation it even reduces the threshold current and increases efficiency, the slope of the power-current characteristic increases. Changes in both these electro-optical parameters are very beneficial for the operation of the laser diode. They testify to good heat dissipation from the chip area and minimal stresses introduced by the assembly process.

Szczegółowy opis wynalazkuDetailed Description of the Invention

Wynalazek zostanie teraz bliżej przedstawiony w korzystnych przykładach wykonania, z odniesieniem do załączonych rysunków, na których:The invention will now be illustrated in more detail in the preferred embodiments with reference to the accompanying drawings in which:

Fig. 1 (a, b) przedstawia schemat diody laserowej z tradycyjnym „heat-spreader-em” w postaci płytki z CuC (a) oraz schemat diody z warstwą „heat-spreader” wykonaną sposobem według wynalazku (b), fig. 2 przedstawia mikroskopowe zdjęcia nanopłatków grafenowych (GNP) stosowanych w opisywanym wynalazku, fig. 3 przedstawia charakterystyki spektralne i mocowo-prądowe w pomiarach cw przy różnych prądach, diody laserowej montowanej na paście grafenowej („heat spreder-ze” grafenowym) i na chłodnicy miedzianej na poszczególnych etapach montażu, fig. 4 przedstawia dla porównania charakterystyki spektralne i mocowo-prądowe w pomiarach cw, diody laserowej montowanej bezpośrednio na chłodnicy miedzianej przy różnych prądach na poszczególnych etapach montażu, zaś fig. 5 przedstawia dla porównania charakterystykę spektralną przy różnych prądach diody laserowej z tradycyjnym „heat-spreader-em” w postaci płytki CuC.Fig. 1 (a, b) shows a diagram of a laser diode with a traditional "heat-spreader" in the form of a CuC plate (a) and a diagram of a diode with a "heat-spreader" layer made by the method according to the invention (b), Fig. 2 shows microscopic pictures of graphene nanoflakes (GNP) used in the described invention, Fig. 3 shows the spectral and power-current characteristics in cw measurements at various currents, a laser diode mounted on graphene paste ("heat spreader" of graphene) and on a copper cooler on 4 shows for comparison the spectral and power-current characteristics in cw measurements of the laser diode mounted directly on the copper cooler at different currents at the individual assembly stages, while fig. 5 shows the spectral characteristics at different currents of the laser diode for comparison. traditional "heat-spreader" in the form of a CuC plate.

Zastosowano nanopłatki grafenowe takie same jak opisane w zgłoszeniu P-396373. Zdjęcia mikroskopowe GNP stosowanego w opisanych badaniach przedstawia fig. 2.The same graphene nanoflakes were used as described in the application P-396373. The microscopic photos of the GNP used in the described studies are shown in Fig. 2.

Wykonano zawiesinę nanopłatków grafenowych w octanie karbinolu butylowego. Stosowano od 3% wag. do 20% wag. nanopłatków, przy czym optymalną do nanoszenia gęstość uzyskano przy zawartości 5% wag. nanopłatków (o wielkości 15 μm x 15 μm i grubości 3-20 warstw grafenu). Odpowiednią dyspersję nanopłatków grafenowych uzyskiwano, działając na zawiesinę ultradźwiękami przez 1-2 godziny.Graphene nanoflakes were suspended in butyl carbinol acetate. % W / w was used. up to 20 wt.% of nanoflakes, the optimum density for application being obtained with a content of 5 wt. nanoflakes (15 μm x 15 μm in size and 3-20 layers of graphene thick). The appropriate dispersion of the graphene nanoflakes was obtained by treating the suspension with ultrasound for 1-2 hours.

Przygotowanie powierzchni złoconych elementów - chłodnic laserowych - polegało na umyciu ich w acetonie. Zawiesinę nanoszono pędzelkiem na powierzchnię absorbującą ciepło na kolejnych elementach. Celem było uzyskanie ciągłej, możliwie grubej warstwy, przez malowanie pędzelkiem, bez wyraźnych defektów i prześwitów.Preparation of the surfaces of gold-plated elements - laser coolers - consisted of washing them in acetone. The suspension was applied with a brush to the heat-absorbing surface on the successive elements. The aim was to obtain a continuous, as thick as possible by brush painting, without any visible defects and gaps.

Warstwy zawiesiny o grubościach 20-200 μm nakładano na chłodnice laserowe. Suszenie w powietrzu 10-20 minut stanowiło fazę levelingu, tzn. umożliwiało rozpłynięcie się zawiesiny i wyrównanie powierzchni. Następnie prowadzono suszenie w suszarce tunelowej w temperaturze 120°C przez 10-20 minut. Tak wytworzone warstwy wykazywały zadawalające przewodnictwo cieplne.The slurry layers with a thickness of 20-200 μm were applied to laser coolers. Air drying for 10-20 minutes was the leveling phase, i.e. it allowed the suspension to dissolve and even the surface. Subsequently, drying was carried out in a tunnel dryer at 120 ° C for 10-20 minutes. The layers so produced showed satisfactory thermal conductivity.

Następnie metodą rezystancyjnego naparowania próżniowego pokrywano je warstwą indu (In) o grubości 5-50 μm. Chipy laserowe przytwierdzano za ich pomocą na stanowisku do lutowania „flip-chip” w specjalnie opracowanym procesie cieplnym. Próby lutowania wypadły pozytywnie; chipy przy próbie odrywaniu ich od chłodnic ulegały zniszczeniu, co świadczyło o prawidłowym montażu. Potwierdziły to również pomiary charakterystyk mocowo-prądowej i spektralnych tak wykonanych diod laserowych.Then, by resistive vacuum evaporation, they were covered with a 5-50 μm thick layer of indium (In). The laser chips were affixed to a flip-chip soldering station in a specially developed thermal process. Soldering attempts were positive; the chips were damaged when tearing them off the coolers, which proved that they were properly assembled. It was also confirmed by measurements of the power-current and spectral characteristics of the laser diodes made in this way.

Alternatywne sposoby nanoszenia zawiesiny obejmują rozpylanie (ang. spray coating), rotograwiurę, sitodruk i inne techniki drukarskie.Alternative methods of applying the slurry include spray coating, rotogravure, screen printing, and other printing techniques.

WnioskiConclusions

Opracowano zawiesinę z nanografenem i sposób nanoszenia z niej powtarzalnych co do grubości warstw na chłodnicach laserowych. Warstwy zawiesiny nakładano na chłodnice laserowe i metodą rezystancyjnego naparowania próżniowego pokrywano je warstwą indu (In) a następnie przy4A suspension with nanographs was developed and a method of applying from it repeatable in terms of thickness layers on laser coolers. The slurry layers were put on laser coolers and by resistive vacuum evaporation they were covered with a layer of indium (In) and then at 4

PL 222 948 B1 twierdzano za ich pomocą (w specjalnym procesie cieplnym) chipy laserowe. Próby wypadły pozytywnie; chipy przy próbach odrywania ich od chłodnic ulegały zniszczeniu, co świadczyło o ich prawidłowym montażu. Korzystny efekt „heat-spreader-ów” grafenowych wykonanych z takich zawiesin potwierdziły również pomiary charakterystyk mocowo-prądowej i spektralnych przedstawione na fig. 3, fig. 4. „Heat spreader-y” grafenowe wykonane z zawiesiny grafenowej według wynalazku mają tak samo korzystne charakterystyki jak tradycyjne „heat-spreader-y” w postaci płytki (fig. 5).They were used to test laser chips (in a special thermal process). The attempts were positive; the chips were damaged when tearing them off the coolers, which proved that they were correctly assembled. The beneficial effect of graphene heat spreaders made from such suspensions was also confirmed by the measurements of the power-current and spectral characteristics shown in Fig. 3, Fig. 4. Graphene heat spreaders made from the graphene suspension according to the invention have the same advantageous characteristics as traditional plate heat-spreaders (Fig. 5).

Claims (4)

Zastrzeżenia patentowePatent claims 1. Sposób wykonania przekładki „heat-spreader-a” grafenowego w elektronicznych przyrządach mocy, zwłaszcza w diodach laserowych, znamienny tym, że obejmuje kroki:1. The method of making a graphene heat-spreader spacer in electronic power devices, especially in laser diodes, characterized by the steps: a) naniesienia na radiator wspomnianego elektronicznego przyrządu mocy, a zwłaszcza na chłodnicę lasera półprzewodnikowego, zawiesiny składającej się z nanopłatków grafenu w ilości od 3% wag. do 20% wag. w octanie karbinolu butylowego, do otrzymania warstwy o grubości od 20 μm do 200 μm,a) applying to the heat sink of said electronic power device, in particular to a semiconductor laser cooler, a suspension consisting of graphene nanoflakes in an amount of 3 wt.%. up to 20 wt.% in butyl carbinol acetate to obtain a layer with a thickness of 20 μm to 200 μm, b) suszenia otrzymanej warstwy w temperaturze pokojowej w powietrzu przez czas od 10 dob) drying the obtained layer at room temperature in air for from 10 to 20 minut,Twenty minutes, c) suszenia otrzymanej warstwy w suszarce tunelowej w temperaturze około 120°C przez czas od 10 do 20 minut.c) drying the obtained layer in a tunnel dryer at a temperature of about 120 ° C for 10 to 20 minutes. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że zawartość nanopłatków grafenowych we wspomnianej zawiesinie wynosi 5% wag.2. The method according to p. The method of claim 1, characterized in that the content of graphene nanoflakes in said suspension is 5 wt.%. 3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że w kroku a) zawiesinę nanosi techniką wybraną spośród: malowania pędzlem, rozpylania spray coating-u, rotograwiury, sitodruku.3. The method according to p. The method of claim 1 or 2, characterized in that in step a), the suspension is applied by a technique selected from: brushing, spraying, spray coating, rotogravure, screen printing. 4. Sposób według dowolnego z poprzedzających zastrzeżeń, znamienny tym, że otrzymaną warstwę pokrywa się dodatkowo warstwą indu (In) o grubości od 5 μm do 50 μm.4. A method according to any one of the preceding claims, characterized in that the obtained layer is additionally covered with an indium (In) layer with a thickness of 5 Pm to 50 Pm.
PL403549A 2013-04-15 2013-04-15 Method for making the "heat-spreader'a" graphene spacer in electronic power devices, in particular laser diodes PL222948B1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL403549A PL222948B1 (en) 2013-04-15 2013-04-15 Method for making the "heat-spreader'a" graphene spacer in electronic power devices, in particular laser diodes
EP14164719.8A EP2792719B1 (en) 2013-04-15 2014-04-15 Method of manufacturing a spacer - graphene heat-spreader, in electronic power devices, especially in laser diodes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL403549A PL222948B1 (en) 2013-04-15 2013-04-15 Method for making the "heat-spreader'a" graphene spacer in electronic power devices, in particular laser diodes

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL403549A1 PL403549A1 (en) 2014-10-27
PL222948B1 true PL222948B1 (en) 2016-09-30

Family

ID=50486801

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL403549A PL222948B1 (en) 2013-04-15 2013-04-15 Method for making the "heat-spreader'a" graphene spacer in electronic power devices, in particular laser diodes

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP2792719B1 (en)
PL (1) PL222948B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021124129A1 (en) * 2021-09-17 2023-03-23 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung OPTOELECTRONIC SEMICONDUCTOR COMPONENT AND OPTOELECTRONIC MODULE

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100085713A1 (en) * 2008-10-03 2010-04-08 Balandin Alexander A Lateral graphene heat spreaders for electronic and optoelectronic devices and circuits
PL222519B1 (en) * 2011-09-19 2016-08-31 Inst Tech Materiałów Elektronicznych Method for obtaining graphene layers and graphene paste containing nanopuffs

Also Published As

Publication number Publication date
EP2792719B1 (en) 2016-12-21
EP2792719A2 (en) 2014-10-22
PL403549A1 (en) 2014-10-27
EP2792719A3 (en) 2015-08-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI411691B (en) Metal thermal interface material and heat dissipation device
Zhao et al. High-temperature luminescence quenching of colloidal quantum dots
US9502295B2 (en) Protective film material for laser processing and wafer processing method using the protective film material
Sim et al. Characteristic enhancement of white LED lamp using low temperature co-fired ceramic-chip on board package
JP2006100775A5 (en)
US10700016B2 (en) Protective film material for laser processing and wafer processing method using the protective film material
JP2019533827A (en) LIGHT EMITTING DEVICE WITH PHASE CHANGE OFF STATE WHITE MATERIAL AND MANUFACTURING METHOD
Ryu et al. Electrical property and surface morphology of silver nanoparticles after thermal sintering
Nakatsuka et al. Solar cells using bulk crystals of rare metal‐free compound semiconductor ZnSnP2
Cheng et al. Novel packaging design for high-power GaN-on-Si high electron mobility transistors (HEMTs)
Rajan et al. Inhibiting nonradiative recombination and scattering losses via ultrafast pulse irradiation for enhanced perovskite lasing
Fakhri et al. Synthesis and characterization of GaN/quartz nanostructure using pulsed laser ablation in liquid
PL222948B1 (en) Method for making the "heat-spreader'a" graphene spacer in electronic power devices, in particular laser diodes
Chen et al. Thermal management and interfacial properties in high-power GaN-based light-emitting diodes employing diamond-added Sn-3 wt.% Ag-0.5 wt.% Cu solder as a die-attach material
Fan et al. Thermal study of high-power nitride-based flip-chip light-emitting diodes
KR200475236Y1 (en) Heat spreader for semiconductor
CN103111698A (en) Methods for performing reflow in bonding processes
Que et al. Flexible electrically pumped random lasing from ZnO nanowires based on metal–insulator–semiconductor structure
Chidambaram et al. A comparative thermal and lumen performance study of thin-film amorphous silicon dielectric coating on aluminum as an LED packaging substrate
WO2023081478A1 (en) Liquid metal composites containing organic additive as thermal interface materials, and methods of their use
KR101682480B1 (en) Lighting apparatus having heat-dispersing function
PL222838B1 (en) Method for reducing the thermal resistance of the power electronic devices, in particular laser diodes
Tsai et al. High-power led chip-on-board packages with diamond-like carbon heat-spreading layers
JPH02117798A (en) Silver-glass paste
CN206065704U (en) A kind of adjustable AuSn alloy compositions it is heat sink